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Title in Portuguese: Proteômica quantitativa e histologia do pericarpo de açaí (Euterpe oleracea Mart.) em desenvolvimento
Title: Quantitative proteomics and histology of developing açaí pericarp (Euterpe oleracea Mart.)
Author: Andrade, Moab Torres de
Advisor(s): Campos, Francisco de Assis de Paiva
Co-advisor(s): Nogueira, Fábio César
Keywords: Euterpe oleracea Mart
Pericarpo
Proteoma
Desenvolvimento
Histologia
Issue Date: 2018
Citation: ANDRADE, Moab Torres de. Proteômica quantitativa e histologia do pericarpo de açaí (Euterpe oleracea Mart.) em desenvolvimento. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnia)–Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O pericarpo de açaí (Euterpe oleracea Mart.) tem despertado grande interesse econômico e cientifico, especialmente devido presença de compostos bioativos. Entretanto, informações genéticas da espécie, bem como sobre a dinâmica metabólica e histológica durante desenvolvimento do pericarpo são escassas. Assim, o objetivo desse estudo foi a análise histológica e proteômica quantitativa do pericarpo em desenvolvimento de E. oleracea. Para isso, frutos foram coletados e agrupados em 12 estádios de desenvolvimento (E0: botão floral – E11: fruto maduro), os quais foram submetidos a análise histológica e histoquímica. Essa análise revelou marcantes mudanças estruturais no pericarpo, como a intensa divisão celular responsável pela formação das camadas de esclerênquima e de parênquima fundamental no mesocarpo, resultando na estratificação do pericarpo maduro em quatro camadas. Foi observado no pericarpo a presença de ráfides, deposição nos estádios avançados de lipídeos e acúmulo subepidérmico de antocianinas. A partir desses resultados, foram selecionados quatro estádios (E3, E6, E9 e E11) para análise proteômica, que contou com extração de proteínas pelo método Tris/fenol, digestão com tripsina (abordagem shotgun), marcação isobárica dos peptídeos com o reagente iTRAQ® 4-plex, pre-fracionamento dos peptídeos marcados em HPLC equipado com coluna HILIC e análise em espectrômetro de massas de alta resolução e desempenho (Q-Exactive Plus). A análise dos dados resultou em 4286 proteínas identificadas, das quais 476 apresentaram abundância diferencial entre os estádios (p<0,05), envolvidas majoritariamente, no metabolismo de carboidratos e metabolismo secundário. Observou-se que os processos de glicólise e respiração celular são estimulados no E3 e E11, correspondente com os momentos de elevada divisão celular e o amadurecimento do pericarpo, respectivamente. A maior abundância, no início e final do desenvolvimento, de proteínas da via de fenilpropanóides se relaciona com a lignificação, expansão celular e acúmulo de ácidos fenólicos no pericarpo. O processo de acúmulo de antocianinas no pericarpo responde ao aumento da expressão das proteínas leucoantocianidina dioxigenase, antocianidina O-3-glicosiltransferase e UDP-glicosiltransferase. O presente trabalho apresenta as principais mudanças histológicas no desenvolvimento do pericarpo e preenche as lacunas de dados proteômicos para Euterpe oleracea, de maneira a contribuir para futuras melhorias biotecnológicas da cultura.
Abstract: The pericarp of açaí (Euterpe oleracea Mart.) has aroused great economic and scientific interest, especially by the presence of bioactive compounds. However, information regarding the genetics of the species, as well as metabolic and histological dynamics during pericarp development are scarce. Thus, the objective of this study was the histological and quantitative proteomic analysis of the developing pericarp of E. oleracea. To this purpose, fruits were collected and grouped in 12 stages of development (E0: floral bud - E11: ripe fruit), which were submitted to histological and histochemical analysis. Such analysis demonstrated noticeable structural changes in the pericarp, such as intense cell division responsible by formation of the layers of sclerenchyma and fundamental parenchyma in the mesocarp, resulting in the stratification of the mature pericarp into four layers. In the pericarp were observed the presence of raphides, deposition in the advanced stages of lipids and subepidermal accumulation of anthocyanins. Considering these data, four stages (E3, E6, E9 and E11) were selected for proteomic analysis, with protein extraction by Tris/Phenol method, trypsin digestion (shotgun approach), isobaric labeling of peptides with the reagent iTRAQ® 4-plex, pre-fractionation of labeled peptides in HPLC equipped with HILIC column and high-performance mass spectrometer (Q-Exactive Plus) analysis. Data analysis resulted in 4286 identified proteins, of which 476 presented differential abundance between the stages (p<0.05), mostly involved in carbohydrate metabolism and secondary metabolism. It was observed that the processes of glycolysis and cellular respiration are stimulated in E3 and E11, corresponding to the moments of high cell division and ripening of the pericarp, respectively. The higher abundance at the beginning and end of the development of phenylpropanoid pathway proteins is related to the lignification, cellular expansion and accumulation of phenolic acids in the pericarp. The process of anthocyanin accumulation in the pericarp responds to the increase in abundance of the leucoanthocyanidin dioxygenase, anthocyanidin O-3-glycosyltransferase and UDP-glycosyltransferase proteins. The present work presents the main histological changes in the development of the pericarp and fills the gaps of proteomic data for E. oleracea, in order to contribute to future biotechnological improvements in this crop.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/37018
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